專利名稱：Led背光源的采用帶有反光物體陣列的直下式導(dǎo)光板的發(fā)光元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型揭示一種LED背光源的采用帶有反光物體陣列的直下式導(dǎo)光板的發(fā) 光元件，屬于液晶顯示技術(shù)領(lǐng)域
背景技術(shù)：
LED已經(jīng)廣泛用于液晶顯示的背光源裝置，LED背光源的商業(yè)化形式主要有兩種， 一是LED背光源的側(cè)光式(edge backlight)發(fā)光元件，一是LED背光源的直下式(direct backlight)發(fā)光元件。LED背光源的側(cè)光式發(fā)光元件的主要缺點(diǎn)是不能進(jìn)行光局域控制 (local dimming)、較難適用于大尺寸的背光源。直下式發(fā)光元件的主要缺點(diǎn)是不易薄型化 和采用較多的LED封裝。一種既沒(méi)有LED背光源的側(cè)光式發(fā)光元件和直下式發(fā)光元件兩者的主要缺點(diǎn)，又 保持側(cè)光式發(fā)光元件和直下式發(fā)光元件兩者的主要優(yōu)點(diǎn)(即，薄型化、采用較少的LED封 裝、光局域控制、適用于大尺寸的背光源)的LED背光源的帶有反光物體陣列的直下式導(dǎo)光 板已被提出。傳統(tǒng)的組裝直下式發(fā)光元件的方法，是把帶有LED封裝的燈板設(shè)置在擴(kuò)散板 (Diffuser Plate)的底面的下方以形成發(fā)光元件，LED封裝的出光表面與擴(kuò)散板之間有空 氣間隙。其不足之處是LED封裝的填充物的折射率為η = 1. 5左右，LED芯片發(fā)出的光在 LED封裝的填充物的出光表面與空氣的界面處有全內(nèi)反射，因此，LED封裝的出光效率還可
以再提高。傳統(tǒng)的組裝側(cè)光式發(fā)光元件的方法，是把帶有LED封裝的燈條(Light Bar)設(shè)置 在導(dǎo)光板的側(cè)面以形成發(fā)光元件。因此，需要一種采用導(dǎo)光板的直下式發(fā)光元件，使得(1)避免側(cè)光式發(fā)光元件和 直下式發(fā)光元件兩者的主要缺點(diǎn)；同時(shí)保持兩者的主要優(yōu)點(diǎn)(即，薄型化、采用較少的LED 封裝、光局域控制、適用于任意尺寸的背光源)，因此降低成本，使得發(fā)光元件的散熱更容易 處理。(2)避免LED芯片發(fā)出的光在LED封裝的出光表面與空氣的界面處的全內(nèi)反射，提高 LED封裝的光提取效率，減少發(fā)熱；(3)避免光在導(dǎo)光板的入光表面處的反射，提高LED光源 和導(dǎo)光板之間的耦合效率(coupling efficiency) 0

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種LED背光源的采用帶有反光物體陣列的直下式導(dǎo)光板的發(fā) 光元件(以下簡(jiǎn)稱發(fā)光元件)，其特征在于，發(fā)光元件包括，直下式導(dǎo)光板(以下簡(jiǎn)稱導(dǎo)光 板)、至少一個(gè)燈板和透明膠層。其中，反光物體陣列設(shè)置在導(dǎo)光板內(nèi)。燈板包括電路板和 固定在其上的LED封裝，燈板設(shè)置在導(dǎo)光板的底部的下方。LED封裝的填充物、透明膠層和 導(dǎo)光板具有相同或相近的折射系數(shù)(例如，差別是在0-10% )，透明膠層把LED封裝的填充 物的出光表面與相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)光板的入光底面相粘結(jié)，使得LED封裝與反光物體一一對(duì)應(yīng)，使得填充物的出光表面與導(dǎo)光板的入光底面之間沒(méi)有空氣，因此，減少光在填充物和透明 膠層之間的界面處的全內(nèi)反射，減少光在透明膠層和導(dǎo)光板的入光底面之間的界面處的全 內(nèi)反射，使得從LED芯片發(fā)出的到達(dá)LED封裝的填充物的出光表面的光全部(或幾乎全部) 進(jìn)入導(dǎo)光板。因此，本實(shí)用新型的發(fā)光元件可以使用亮度較低的LED芯片或采用較少數(shù)量的 LED封裝，所發(fā)熱量少。導(dǎo)光板的內(nèi)部設(shè)置反光物體陣列，反光墻把反光物體連接構(gòu)成反光物體單元，反 光物體單元周期性排列構(gòu)成陣列。LED封裝所發(fā)的光通過(guò)底部進(jìn)入導(dǎo)光板，射到反光物體的 側(cè)面上，由于反光物體的側(cè)面的反射，改變了光的主要成分的傳播方向，使其在導(dǎo)光板中沿 與導(dǎo)光板的出光表面幾乎平行的方向傳播，導(dǎo)光板底部的網(wǎng)點(diǎn)(dot patte rn)把射到其上 的光向?qū)Ч獍宓捻敳?出光表面)反射。反光墻把光反射或本反光物體單元，使得亮度均 勻性更容易達(dá)到。本實(shí)用新型的發(fā)光元件，其中，(1)透明膠層是從一組材料中選出，該組材料包括，硅膠、硅酮膠、環(huán)氧樹脂，等。透 明膠層與LED封裝有相同的分布。(2)優(yōu)選的實(shí)施例填充物的折射系數(shù)等于或小于透明膠層的折射系數(shù)，光在填 充物和透明膠層之間的界面處沒(méi)有全內(nèi)反射。(3)優(yōu)選的實(shí)施例透明膠層的折射系數(shù)等于或小于導(dǎo)光板的折射系數(shù)，光在透 明膠層和導(dǎo)光板的入光底面之間的界面處沒(méi)有全內(nèi)反射。(4)優(yōu)選的實(shí)施例導(dǎo)光板的折射系數(shù)、LED封裝的填充物的折射系數(shù)、透明膠層 的折射系數(shù)均在η = 1.47至η = 1.53之間。即使LED封裝的填充物、透明膠層和導(dǎo)光板的 折射系數(shù)有差別，例如，差別是5%，光在填充物的出光表面與透明膠層之間的界面處或光 在導(dǎo)光板的入光表面與透明膠層之間的界面處被全內(nèi)反射的部分也是很小的。一實(shí)施例 透明膠層的折射系數(shù)是填充物的折射系數(shù)的95%，當(dāng)填充物的折射系數(shù)是η = 1. 5，透明膠 層的折射系數(shù)則是η = 95% xl. 5 = 1. 425，光在填充物和透明膠層之間的界面處的全內(nèi)反 射角為72°，遠(yuǎn)大于光從填充物進(jìn)入空氣的全內(nèi)反射角42°，因此，被全內(nèi)反射的光通量 很小。(5) LED封裝采用LED面發(fā)光(top view)封裝，優(yōu)選的實(shí)施例貼片式(SMD)面發(fā) 光封裝。此后，簡(jiǎn)稱LED封裝。LED封裝包括，支架(支架具有凹槽)、固定在支架上的至少 一個(gè)LED芯片和填充物；填充物填充在凹槽中并覆蓋LED芯片。一個(gè)LED封裝可以采用一 個(gè)發(fā)單色光的芯片，也可以采用多個(gè)發(fā)單色光的芯片。單色光的芯片包括紅光、藍(lán)光、綠光 芯片。LED封裝也可以發(fā)白光。LED封裝的填充物具有單層或多層結(jié)構(gòu)，每一層填充物的材 料是從一組材料中選出，該組材料包括，透明物質(zhì)、混有熒光粉的透明物質(zhì)。透明物質(zhì)是從 一組材料中選出，該組材料包括，但不限于，硅膠、環(huán)氧樹脂。(6)燈板的結(jié)構(gòu)包括電路板和固定在其上的LED封裝。燈板的形狀包括點(diǎn)型燈板、 條型燈板和面型燈板。點(diǎn)型燈板包括，一個(gè)電路板和固定在其上的一個(gè)LED封裝。條型燈 板(作為線光源)包括，一個(gè)條形電路板和固定在其上的排列成一條直線的至少兩個(gè)LED 封裝。面型燈板(作為面光源)包括，一個(gè)面型電路板和固定在其上的不排列成一條直線 的至少三個(gè)LED封裝。[0017]本實(shí)用新型的目的和能達(dá)到的各項(xiàng)效果如下(1)采用本實(shí)用新型提供的LED背光源的采用帶有反光物體陣列的直下式導(dǎo)光板 的發(fā)光元件，減少光在LED封裝的填充物和透明膠層之間的界面處的全內(nèi)反射，提高LED封 裝的光提取效率，減少發(fā)熱。(2)本實(shí)用新型提供的LED背光源的采用帶有反光物體陣列的直下式導(dǎo)光板的發(fā) 光元件，減少光在透明膠層和導(dǎo)光板的入光底面之間的界面處的全內(nèi)反射，提高LED光源 和導(dǎo)光板之間的耦合效率。 (3)采用本實(shí)用新型提供的LED背光源的采用帶有反光物體陣列的直下式導(dǎo)光板 的發(fā)光元件，可以使用亮度較低的LED芯片，或者使用較少數(shù)量的LED封裝，減低成本，減少 發(fā)熱。(4)本實(shí)用新型提供的LED背光源的采用帶有反光物體陣列的直下式導(dǎo)光板的發(fā) 光元件，保持LED背光源的側(cè)光式發(fā)光元件的優(yōu)點(diǎn)，即，薄型化和采用較少的LED封裝。(5)本實(shí)用新型提供的LED背光源的采用帶有反光物體陣列的直下式導(dǎo)光板的發(fā) 光元件，保持LED背光源的直下式發(fā)光元件的優(yōu)點(diǎn)光局域控制、適用于大尺寸的背光源。(6)本實(shí)用新型提供的LED背光源的采用采用帶有反光物體陣列的直下式導(dǎo)光板 的發(fā)光元件，亮度的分布均勻。(7)采用本實(shí)用新型的直下式導(dǎo)光板的發(fā)光元件，把控制整個(gè)面板的亮度均勻性 轉(zhuǎn)變成主要是控制每個(gè)導(dǎo)光板單元中的亮度均勻性。(8)因?yàn)閷?dǎo)光板的底部有LED封裝支持，本實(shí)用新型的直下式導(dǎo)光板不易彎曲。(9)本實(shí)用新型提供的LED背光源的采用帶有反光物體陣列的直下式導(dǎo)光板的發(fā) 光元件，易于批量生產(chǎn)。本實(shí)用新型和它的特征及效益將在下面的詳細(xì)描述中更好的展示。
圖1展示在先的反光物體陣列和帶有反光物體陣列的直下式導(dǎo)光板的實(shí)施例。圖2展示本實(shí)用新型的采用帶有反光物體陣列的直下式導(dǎo)光板的發(fā)光元件的實(shí) 施例。圖3展示反光墻的實(shí)施例。圖4展示反光物體的截面的側(cè)面的實(shí)施例。圖5展示反光物體的底面的實(shí)施例。圖6展示面型燈板和條型燈板的實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
雖然本實(shí)用新型的實(shí)施例將會(huì)在下面被描述，但下列各項(xiàng)描述只是說(shuō)明本實(shí)用新 型的原理，而不是局限本實(shí)用新型于下列各項(xiàng)實(shí)施例的描述。注意下列各項(xiàng)適用于本實(shí)用新型的發(fā)光元件的所有實(shí)施例(1)各個(gè)圖中各部分的比例不代表實(shí)施例的各部分的真實(shí)比例。(2)液晶顯示器的LED背光源由至少一個(gè)本實(shí)用新型的發(fā)光元件構(gòu)成。本實(shí)用新 型的發(fā)光元件由導(dǎo)光板和至少一個(gè)燈板構(gòu)成。[0038](3)本實(shí)用新型的發(fā)光元件還包括，擴(kuò)散片、集光片、偏光片、反射片、框架，等，圖2中沒(méi)有展示。(4)透明膠層的材料是從一組材料中選出，該組材料包括，但不限于，硅膠、硅酮 膠、環(huán)氧樹脂，等。(5)優(yōu)選的實(shí)施例填充物的折射系數(shù)等于或小于透明膠層的折射系數(shù)。(6)優(yōu)選的實(shí)施例透明膠層的折射系數(shù)等于或小于導(dǎo)光板的折射系數(shù)。(7)優(yōu)選的實(shí)施例導(dǎo)光板的折射系數(shù)、LED封裝的填充物的折射系數(shù)、透明膠層 的折射系數(shù)均在η = 1. 47至η = 1. 53之間。(8)透明膠層的厚度在微米量級(jí)至毫米量級(jí)。(9)透明膠層的形狀與LED封裝的出光表面的形狀相同，透明膠層的尺寸等于或 大于LED封裝的出光表面的尺寸。透明膠層與LED封裝有相同的分布。(10)固定在電路板上的LED封裝的出光表面被透明膠層粘結(jié)到導(dǎo)光板的底部，因 此，采用導(dǎo)光板和LED封裝組成的LED背光源的發(fā)光元件的厚度為導(dǎo)光板的厚度加LED封 裝的厚度加電路板的厚度，實(shí)現(xiàn)了薄型化，并且可以實(shí)行光局域控制。目前，市售的商品， LED封裝加電路板的總厚度達(dá)到1. 7毫米。(11)電路板上的LED封裝的數(shù)量與位置與導(dǎo)光板中的反光物體的數(shù)量與位置相 對(duì)應(yīng)。(12)反光物體的高度取決于LED封裝的出光表面的線度和發(fā)光特性。(13)反光物體的底面的最小線度(例如，對(duì)于圓形底面，其最小線度為其直徑；對(duì) 于長(zhǎng)方形底面，其最小線度為其短邊的邊長(zhǎng)。)大于等于LED封裝的出光表面的最大線度 (例如，對(duì)于圓形出光表面，其最大線度為其直徑；對(duì)于長(zhǎng)方形出光表面，其最大線度為其 對(duì)角線)。(14)反光物體的高度小于或等于導(dǎo)光板的厚度。(15)導(dǎo)光板的厚度取決于LED封裝的出光表面的線度和發(fā)光特性。(16)在制造導(dǎo)光板的過(guò)程中，把反光物體陣列設(shè)置在導(dǎo)光板中，反光物體陣列包 括至少一個(gè)反光物體單元。反光物體單元包括反光物體與反光墻，反光物體單元的邊界由 反光墻界定，反光物體位于反光物體單元的頂點(diǎn)，反光墻按預(yù)定方式把反光物體連接形成 反光物體單元。除了反光物體單元的頂點(diǎn)之外，反光物體單元的其它部分不包括反光物體。 對(duì)于有多個(gè)反光物體單元的反光物體陣列，反光物體單元周期性重復(fù)排列組成較大的反光 物體陣列。把導(dǎo)光板中包含一個(gè)反光物體單元的部分稱為一個(gè)導(dǎo)光板單元，因此，導(dǎo)光板包 括單個(gè)或多個(gè)導(dǎo)光板單元，每個(gè)導(dǎo)光板單元以反光物體單元界定，即，導(dǎo)光板單元的邊界由 反光墻界定，導(dǎo)光板單元的頂點(diǎn)由反光物體界定。其中，每個(gè)導(dǎo)光板單元的反光墻把光的主 要成分反射回本導(dǎo)光板單元，直至光從導(dǎo)光板的頂部射出。每個(gè)導(dǎo)光板單元中的亮度均勻 性主要取決于位于單元頂點(diǎn)的反光物體下面的LED封裝的亮度的均勻性和網(wǎng)點(diǎn)設(shè)計(jì)，除了 導(dǎo)光板邊緣的導(dǎo)光板單元之外，其它導(dǎo)光板單元都是相同的，因此，控制整個(gè)導(dǎo)光板的亮度 均勻性轉(zhuǎn)變成主要是控制每個(gè)導(dǎo)光板單元中的亮度均勻性。(17)反光物體和反光墻的材料是從一組材料中選出，該組材料包括(a)高反射 率的金屬，包括，鋁，銀，等；(b)與導(dǎo)光板相同的材料；(c)熱漲系數(shù)等于或小于導(dǎo)光板材料 的熱漲系數(shù)，并且，熔點(diǎn)等于或高于導(dǎo)光板材料的熔點(diǎn)的材料。采用(b)和(C)材料制造的反光物體和反光墻，要在其表面形成一層高反射率的材料，高反射率的材料包括金屬材料和非金屬材料，金屬材料包括，鋁，銀，等，非金屬材料包括白色PET，等。(18)反光墻的形狀，是從一組形狀中選出，該組形狀包括，但不限于(a)反光墻 的不與反光物體接觸的部分的截面為矩形；(b)反光墻的不與反光物體接觸的部分的截面 為倒三角形；(c)反光墻的表面為波紋形狀，使得從反光物體照射到反光墻的光的主要成 分形成漫反射；(d)上述形狀的組合。(19)在反光墻的主表面上設(shè)置遮擋凸起，使得從一個(gè)反光物體反射出來(lái)的光的主 要成分并不直接照射到與它相鄰的反光物體上。遮擋凸起的表面有結(jié)構(gòu)(圖中未展示)，使 得照射在其上的光漫反射。(20)制造反光物體、反光墻和遮擋凸起的工藝的一個(gè)實(shí)施例，將反光物體、反光墻 和遮擋凸起一次注塑成型，然后，在其表面上形成一層高反射率的材料。(21)反光物體的形狀為倒錐體型。倒錐體型的底面為反光物體的底面。反光物體 的底面的形狀是從一組形狀中選出，該組形狀包括，但不限于(a)圓形和橢圓形(以后統(tǒng) 稱圓形)；(b)多邊形，包括，正三角形、正四邊形、正六邊形。(22)反光物體的截面是通過(guò)反光物體的頂點(diǎn)而且與反光物體的底面垂直的平面。 反光物體的截面的側(cè)面的形狀是從一組形狀中選出，該組形狀包括，但不限于(a)直線； (b)曲線；(c)折線。反光物體的截面的側(cè)面的形狀可以是其他形狀，反光物體的側(cè)面需能 把從導(dǎo)光板的底部進(jìn)入而射向頂部的光的主要成分在導(dǎo)光板的內(nèi)部轉(zhuǎn)變成射向?qū)Ч獍宓?側(cè)面的光，即，使得入射光的主要成分進(jìn)入導(dǎo)光板之后，反光物體的側(cè)面改變了光的主要成 分的傳播方向，使其在導(dǎo)光板中沿與導(dǎo)光板的出光表面幾乎平行的方向傳播。同時(shí)，反光物 體的截面的側(cè)面的形狀使得一個(gè)反光物體反射的LED封裝的光的主要成分不能直接照射 到另一個(gè)反光物體。(23)反光物體在導(dǎo)光板中的分布(該分部界定反光物體單元的形狀)是從一組 分布中選出，該組分布包括，但不限于多邊形的頂點(diǎn)、周期性分布的多邊形的頂點(diǎn)(包括， 周期性分布的正三角形的頂點(diǎn)、周期性分布的正方形的頂點(diǎn)和周期性分布的正六邊形的頂 點(diǎn))、非周期性分布(例如，在小尺寸背光源中的應(yīng)用，未在圖中展示)。(24)反光物體、透明膠層、LED封裝有相同的分布并且一一對(duì)應(yīng)。(25)在導(dǎo)光板單元中設(shè)置遮擋物，使得從一個(gè)反光物體反射出來(lái)的LED封裝的光 的主要成分不直接照射到其他的反光物體上。遮擋物的表面有結(jié)構(gòu)(圖中未展示)，使得照 射在其上的光漫反射。(26)反光墻的頂部可以與反光物體的頂部在同一平面，也可以不在同一平面，即， 反光墻的頂部高于或低于反光物體的頂部。當(dāng)反光物體的頂部和反光墻的頂部在同一平面 時(shí)，反光物體的頂部和反光墻的頂部構(gòu)成反光物體陣列的頂部。當(dāng)反光物體的頂部和反光 墻的頂部不在同一平面時(shí)，以最接近導(dǎo)光板的頂面的反光物體的頂部或反光墻的頂部作為 反光物體陣列的頂部。(27)反光物體陣列在導(dǎo)光板中的設(shè)置是從一組設(shè)置中選出，該組設(shè)置包括(1) 反光物體陣列的頂部與導(dǎo)光板的頂部基本相平；(2)反光物體陣列的頂部低于導(dǎo)光板的頂 部，在反光物體陣列的頂部的上方是導(dǎo)光板的一部分，避免在反光物體的上方形成暗區(qū)。(28)導(dǎo)光板的設(shè)置是從一組設(shè)置中選出，該組設(shè)置包括(a)透明的導(dǎo)光板；(b)導(dǎo)光板的內(nèi)部摻雜光散射粒子；(C)導(dǎo)光板的頂部涂覆一層光散射粒子；(d)導(dǎo)光板的內(nèi)部 摻雜光散射粒子并且頂部涂覆一層光散射粒子。導(dǎo)光板的不同設(shè)置決定了導(dǎo)光板有兩種類 型，當(dāng)導(dǎo)光板采用(a)的設(shè)置時(shí)，不具有擴(kuò)散功能。當(dāng)導(dǎo)光板采用(b)、(c)、和(d)的設(shè)置 時(shí)，具有擴(kuò)散功能(也可稱之為擴(kuò)散式_直下式導(dǎo)光板，以示區(qū)別)。光在擴(kuò)散式_直下 式導(dǎo)光板的內(nèi)部傳播時(shí)，同時(shí)受到散射和反射雙重作用，而從導(dǎo)光板的頂部射出。適當(dāng)?shù)脑O(shè)置導(dǎo)光板(擴(kuò)散式-直下式導(dǎo)光板)的光散射比(optical diffusionratio)、光透射率(total optical transmission)、反光物體的特征及分布以及 網(wǎng)點(diǎn)的形狀和密度，以達(dá)到出射光的亮度均勻性。例如，光散射比可以選在5%至90%之 間，光透射率可以選在40 %至95 %之間。例如，對(duì)于PMMA材料，當(dāng)摻雜光散射粒子，使得光 散射比約為45%時(shí)，其光透射率約為80%。 適當(dāng)?shù)脑O(shè)置導(dǎo)光板(非擴(kuò)散式-直下式導(dǎo)光板)的反光物體的特征及分布以及網(wǎng) 點(diǎn)的形狀和密度，以達(dá)到出射光的亮度均勻性。(29)導(dǎo)光板的材料是從一組材料中選出，該組材料包括，聚甲基丙烯 酸甲酯(PMMA)、聚碳酸脂(PC)、聚苯乙烯(PS)、MS (styrenemethacrylate)、 MMA(methacrylacidmethyl)、環(huán)烯聚合物(COP)、環(huán)烯共聚物 COC 等。(30) LED封裝采用LED面發(fā)光(top view)封裝，優(yōu)選的實(shí)施例貼片式(SMD)面 發(fā)光封裝。此后，簡(jiǎn)稱LED封裝。LED封裝包括，支架(支架具有凹槽)、固定在支架上的至 少一個(gè)LED芯片和填充物；填充物填充在凹槽中并覆蓋LED芯片。一個(gè)LED封裝可以采用 一個(gè)發(fā)單色光的芯片，也可以采用多個(gè)發(fā)單色光的芯片。單色光的芯片包括紅光、藍(lán)光、綠 光芯片。LED封裝也可以發(fā)白光。LED封裝的填充物具有單層或多層結(jié)構(gòu)，每一層填充物的 材料是從一組材料中選出，該組材料包括，透明物質(zhì)、混有熒光粉的透明物質(zhì)。透明物質(zhì)是 從一組材料中選出，該組材料包括，但不限于，硅膠、環(huán)氧樹脂。(31)燈板的結(jié)構(gòu)包括電路板和固定在其上的LED封裝。燈板的形狀包括點(diǎn)型燈 板、條型燈板和面型燈板。點(diǎn)型燈板包括，一個(gè)電路板和固定在其上的一個(gè)LED封裝。條型 燈板(作為線光源)包括，一個(gè)條形電路板和固定在其上的排列成一條直線的至少兩個(gè)LED 封裝。面型燈板(作為面光源)包括，一個(gè)面型電路板和固定在其上的不排列成一條直線 的至少三個(gè)LED封裝。圖1展示在先的反光物體單元和帶有反光物體陣列的直下式導(dǎo)光板的幾個(gè)實(shí)施 例。導(dǎo)光板的底面具有網(wǎng)點(diǎn)，但為了簡(jiǎn)化畫圖，在圖1和圖2中的幾個(gè)實(shí)施例中，均沒(méi)有畫 網(wǎng)點(diǎn)。圖Ia展示在先的形狀為四邊形的反光物體單元的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。反光物 體陣列包括至少一個(gè)反光物體單元。包括多個(gè)反光物體單元的反光物體陣列由反光物體單 元周期性排列構(gòu)成。反光物體單元140的一個(gè)實(shí)施例包括四個(gè)反光物體102w、102X、102z、 102y(統(tǒng)稱反光物體102)，分別分布在一個(gè)四邊形的頂點(diǎn)，由反光墻103W、103x、103z、 103y (統(tǒng)稱反光墻103)分別把反光物體102W、102X、102z、102y連接形成反光物體單元 140。除了在反光物體單元140的頂點(diǎn)處之外，反光物體單元的其它部分不設(shè)置反光物體。 反光物體102的底面是圓形。在制造帶有反光物體陣列的直下式導(dǎo)光板時(shí)，把反光物體陣 列設(shè)置在導(dǎo)光板中，包含一個(gè)反光物體單元的導(dǎo)光板部分稱為導(dǎo)光板單元。反光物體單元 可以具有其他形狀，例如，三邊形、六邊形。反光物體的底面可以具有其他形狀。[0071]圖Ib展示在先的帶有反光物體陣列的直下式導(dǎo)光板的實(shí)施例的頂視圖。反光物 體陣列由四邊形的反光物體單元周期性排列構(gòu)成，因此，導(dǎo)光板單元的形狀也是四邊形。在 導(dǎo)光板101的內(nèi)部設(shè)置反光物體102和反光墻103。反光物體102的底面是四邊形，其形 狀為倒四棱錐體。反光墻103把反光物體102連接成反光物體陣列，每個(gè)導(dǎo)光板單元包含 一個(gè)反光物體單元。圖Ib的實(shí)施例中，導(dǎo)光板101包括4個(gè)導(dǎo)光板單元110a、110b、110c、 IlOd(統(tǒng)稱導(dǎo)光板單元110)，每個(gè)導(dǎo)光板單元110以一個(gè)反光物體單元界定，導(dǎo)光板單元的 頂點(diǎn)以反光物體102界定，導(dǎo)光板單元的邊以反光墻103界定，導(dǎo)光板單元110的內(nèi)部不包 括反光物體。四個(gè)反光物體102w、102X、102y、102z分別分布在一個(gè)四邊形的四個(gè)頂點(diǎn)，反 光墻103分別把反光物體102w、102x、102y、102z連接，構(gòu)成反光物體單元，把反光物體單元 包圍在其中的導(dǎo)光板部分稱為導(dǎo)光板單元110b。導(dǎo)光板單元IlOb和導(dǎo)光板單元IlOa共享 反光物體102w、反光物體102y和把它們連接起來(lái)的反光墻，導(dǎo)光板單元IlOb和導(dǎo)光板單元 IlOc共享反光物體102z、反光物體102y以及把它們連接起來(lái)的反光墻，依次類推。反光物 體102是底面為四邊形的倒四棱錐體，底面四邊形的每一個(gè)邊對(duì)應(yīng)的倒四棱錐體的側(cè)面向 一個(gè)不同的導(dǎo)光板單元內(nèi)反射光，因此，每一個(gè)導(dǎo)光板單元的亮度來(lái)自四個(gè)LED封裝，每個(gè) LED封裝貢獻(xiàn)它的亮度的四分之一給一個(gè)導(dǎo)光板單元。在導(dǎo)光板單元110中設(shè)置遮擋物130，使得從一個(gè)反光物體反射出來(lái)的光的主要 成分不直 接照射到與它相對(duì)的反光物體上，例如，反光物體102w反射的光的主要成分不能 直接照射到與它相對(duì)的反光物體102z上，反光物體102x反射的光的主要成分不能直接照 射到與它相對(duì)的反光物體102y上。每個(gè)導(dǎo)光板單元110中都可以設(shè)置遮擋物130 (為簡(jiǎn)化 畫圖，只在一個(gè)導(dǎo)光板單元IlOb中畫出遮擋物130)。反光墻103上設(shè)置遮擋凸起120，使得從一個(gè)反光物體反射出來(lái)的LED封裝的光的 主要成分并不直接照射到與它相鄰的其他反光物體上。注意，(1)不論導(dǎo)光板單元是什么形狀，都可以在導(dǎo)光板單元中設(shè)置遮擋物，反光 墻上都可以設(shè)置遮擋凸起。為了簡(jiǎn)化，下面不再討論遮擋物，不再討論遮擋凸起。(2)圖Ia 和圖Ib中的任意一個(gè)反光物體單元中的反光物體的底面的形狀可以從一組形狀中選出， 包括，但不限于，圓形和多邊形。反光物體的底面的形狀可以與導(dǎo)光板單元的形狀不同。(3) 優(yōu)選的實(shí)施例任何形狀的導(dǎo)光板單元中的反光物體的底面的形狀都采用圓形。圖Ic和圖Id展示圖Ib展示的在先的導(dǎo)光板的實(shí)施例的A-A截面圖?？紤]到反 光物體陣列在導(dǎo)光板中的設(shè)置，圖Ib展示的導(dǎo)光板的頂視圖對(duì)應(yīng)于兩個(gè)實(shí)施例，一個(gè)是， 反光物體陣列的頂面與導(dǎo)光板的頂面基本相平(圖Ic展示)；另一個(gè)是，反光物體陣列設(shè) 置在導(dǎo)光板的內(nèi)部(圖Id展示)。圖Ic展示在導(dǎo)光板101內(nèi)設(shè)置反光物體陣列，包括反光物體102和反光墻103，反 光物體102的頂部102a和反光墻103的頂部103a與導(dǎo)光板101的頂部106基本相平。圖Id展示在導(dǎo)光板101內(nèi)設(shè)置反光物體陣列，包括反光物體102和反光墻103，反 光物體102的頂部102a和反光墻103的頂部103a比導(dǎo)光板101的頂部106低，反光物體 102的頂部102a和反光墻103的頂部103a與導(dǎo)光板101的頂部106之間的部分IOla是導(dǎo) 光板101的一部分?？梢员苊夥垂馕矬w102和反光墻103上方的暗區(qū)。圖2展示本實(shí)用新型的采用帶有反光物體陣列的直下式導(dǎo)光板的發(fā)光元件的實(shí) 施例。本實(shí)施例中，導(dǎo)光板采用圖Ib展示的導(dǎo)光板的實(shí)施例?？紤]到反光物體陣列在導(dǎo)光板中的設(shè)置，圖Ib展示的導(dǎo)光板的頂視圖對(duì)應(yīng)于兩個(gè)實(shí)施例，一個(gè)是，反光物體陣列的頂 面與導(dǎo)光板的頂面基本相平(圖IC展示)；另一個(gè)是，反光物體陣列設(shè)置在導(dǎo)光板的內(nèi)部 (圖Id展示)。每一個(gè)反光物體都有一個(gè)LED封裝和一個(gè)透明膠層與之相對(duì)應(yīng)。圖2a展示本實(shí)用新型的發(fā)光元件的一個(gè)實(shí)施例的截面圖，其中，燈板采用一個(gè)面 型燈板，導(dǎo)光板采用圖Ic所示的導(dǎo)光板的實(shí)施例，反光物體陣列的頂部與導(dǎo)光板的頂部基 本相平。面型燈板包括面型電 路板210m和固定在其上的LED封裝211。與圖Ib相對(duì)應(yīng)，面 型電路板21 Om上固定9個(gè)LED封裝211。LED封裝211具有填充物212，填充物212的出光 表面被透明膠層213粘結(jié)在導(dǎo)光板201的與反光物體202對(duì)應(yīng)的底面上。圖2a中，透明膠 層213的尺寸大于填充物212的出光表面的尺寸，但等于LED封裝211的尺寸。圖2b展示本實(shí)用新型的發(fā)光元件的一個(gè)實(shí)施例的截面圖，其中，燈板采用三個(gè)條 型燈板，導(dǎo)光板采用圖Ic所示的導(dǎo)光板的實(shí)施例，反光物體陣列的頂部與導(dǎo)光板的頂部基 本相平。條型燈板包括條型電路板210t和固定在其上的排列在一條直線上的LED封裝211。 與圖Ib相對(duì)應(yīng)，每個(gè)條型電路板210t上固定3個(gè)LED封裝211。LED封裝211具有填充物 212，填充物212的出光表面被透明膠層213粘結(jié)在導(dǎo)光板201的與反光物體202對(duì)應(yīng)的底 面上。透明膠層213的尺寸等于填充物212的出光表面的尺寸。圖2c展示本實(shí)用新型的發(fā)光元件的一個(gè)實(shí)施例的截面圖，其中，燈板采用面型燈 板，導(dǎo)光板采用圖Id所示的導(dǎo)光板的實(shí)施例，反光物體陣列的頂部低于導(dǎo)光板的頂部，反 光物體陣列的頂部與導(dǎo)光板的頂部之間的部分201a是導(dǎo)光板的一部分。面型燈板包括面 型電路板210m和固定在其上的LED封裝211。與圖Ib相對(duì)應(yīng)，面型電路板210m上固定9 個(gè)LED封裝211。LED封裝211具有填充物212，填充物212的出光表面被透明膠層213粘 結(jié)在導(dǎo)光板201的與反光物體202對(duì)應(yīng)的底面上。圖2d展示本實(shí)用新型的發(fā)光元件的一個(gè)實(shí)施例的截面圖，其中，燈板采用三個(gè)條 型燈板，導(dǎo)光板采用圖Id所示的導(dǎo)光板的實(shí)施例，反光物體陣列的頂部低于導(dǎo)光板的頂 部，反光物體陣列的頂部與導(dǎo)光板的頂部之間的部分201a是導(dǎo)光板的一部分。條型燈板包 括條型電路板210t和固定在其上的排列在一條直線上的LED封裝211。與圖Ib相對(duì)應(yīng)， 每個(gè)條型電路板210t上固定3個(gè)LED封裝211。LED封裝211具有填充物212，填充物212 的出光表面被透明膠層213粘結(jié)在導(dǎo)光板201的與反光物體202對(duì)應(yīng)的底面上。注意，(1)圖2a中，透明膠層213的尺寸大于填充物212的出光表面的尺寸，但等 于LED封裝211的尺寸；圖2b中，透明膠層213的尺寸等于填充物212的出光表面的尺寸。 圖2c中，透明膠層213的尺寸大于LED封裝211的尺寸。圖2d中，透明膠層213的尺寸大 于填充物212的出光表面的尺寸，但等于LED封裝211的尺寸。透明膠層的尺寸可以等于 或大于填充物的出光表面的尺寸。(2)每一個(gè)面型燈板和每一條條型燈板上所包括的LED 封裝的數(shù)量取決于導(dǎo)光板上的反光物體的數(shù)量和所用的面型燈板和條型燈板的數(shù)量。圖3展示反光物體陣列的反光墻的實(shí)施例。圖3a展示反光物體302、反光墻303和遮擋凸起320的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。遮 擋凸起可以有不同的形狀，例如，遮擋凸起320a具有長(zhǎng)方體形狀，遮擋凸起320b具有三棱 體形狀，以及其他形狀，統(tǒng)稱遮擋凸起320。遮擋凸起320設(shè)置在反光墻303的主表面303a 上，主表面303a是平面。反光墻303從4個(gè)方向與倒圓錐型的反光物體302相連接。每個(gè) 反光墻的另一端與其它反光物體相連接。反光墻303的不與反光物體接觸的部分的截面303b的形狀是矩形。圖3b展示反光物體302和反光墻303的一個(gè)實(shí)施例的頂視圖。反光墻303把兩個(gè)反光物體302相連接。反光墻303的主表面303a為波紋形狀。圖3c展示反光物體302和反光墻303的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。反光墻303的主 表面303a是平面，反光墻303的不與反光物體接觸的部分的截面303b的形狀是倒三角形 狀。圖4展示反光物體的截面的側(cè)面的實(shí)施例。圖4a至圖4c分別展示圓形底面的反光物體402的三個(gè)實(shí)施例的示意圖。反光物 體402的高402e為其頂點(diǎn)402f到底面402a的距離。反光物體402的截面是通過(guò)頂點(diǎn)402f 并與底面402a垂直的平面。圖4a展示的反光物體402的截面的側(cè)面是曲線402q。圖4b 展示的反光物體402的截面的側(cè)面是折線402t。圖4c展示的反光物體402的截面的側(cè)面 是直線402z。圖5展示反光物體的底面的實(shí)施例。圖5a至圖5c展示反光物體502的不同底面的三個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖5a、圖5b、 圖5c分別展示底面502a(有斜線的部分)為三角形、四邊形、六邊形的反光物體502的倒 錐體形狀。圖6展示面型燈板和條型燈板的實(shí)施例。圖6a展示面型燈板的一個(gè)實(shí)施例，與圖Ib的導(dǎo)光板實(shí)施例對(duì)應(yīng)，導(dǎo)光板對(duì)應(yīng)一個(gè) 面型燈板，面型燈板包括，面型電路板610m和固定在其上的9個(gè)不在一條直線上的LED封 裝 611。圖6b展示條型燈板的一個(gè)實(shí)施例，與圖Ib的導(dǎo)光板實(shí)施例對(duì)應(yīng)，當(dāng)采用三條燈板 時(shí)，每條燈板包括，條型電路板610t和固定在其上的三個(gè)在一條直線上的LED封裝611。注意，一個(gè)導(dǎo)光板可以對(duì)應(yīng)單個(gè)或多個(gè)面型燈板、單個(gè)或多個(gè)條型燈板，只要使得 導(dǎo)光板中設(shè)置的反光物體與燈板上固定的LED封裝一一對(duì)應(yīng)。上面的具體的描述并不限制本實(shí)用新型的范圍，而只是提供一些本實(shí)用新型的具 體化的例證。因此本實(shí)用新型的涵蓋范圍應(yīng)該由權(quán)利要求和它們的合法等同物決定，而不 是由上述具體化的詳細(xì)描述和實(shí)施例決定。
權(quán)利要求一種LED背光源的采用帶有反光物體陣列的直下式導(dǎo)光板的發(fā)光元件，包括，導(dǎo)光板；反光物體陣列；至少一個(gè)燈板；透明膠層；其中，所述的導(dǎo)光板的底面有網(wǎng)點(diǎn)；所述的反光物體陣列設(shè)置在所述的導(dǎo)光板的內(nèi)部；所述的反光物體陣列包括至少一個(gè)反光物體單元；所述的反光物體單元包括反光物體與反光墻，所述的反光墻按預(yù)定方式把所述的反光物體連接；所述的導(dǎo)光板包括至少一個(gè)導(dǎo)光板單元；所述的導(dǎo)光板單元中設(shè)置一個(gè)所述的反光物體單元；所述的燈板包括電路板和固定于其上的LED封裝；所述的LED封裝包括支架、至少一個(gè)LED芯片和填充物；其中，所述的支架具有凹槽，所述的LED芯片固定在所述的支架上，所述的填充物填充在所述的凹槽中并覆蓋所述的LED芯片；所述的透明膠層把所述的LED封裝的填充物的出光表面粘結(jié)到所述的導(dǎo)光板的與所述的反光物體相對(duì)應(yīng)的底面上，使得LED封裝與反光物體一一對(duì)應(yīng)。
2.權(quán)利要求1的發(fā)光元件，其特征在于，所述的透明膠層的材料是從一組材料中選出， 該組材料包括，硅膠、硅酮膠、環(huán)氧樹脂。
3.權(quán)利要求1的發(fā)光元件，其特征在于，所述的LED封裝的填充物的折射系數(shù)等于或小 于所述的透明膠層的折射系數(shù)。
4.權(quán)利要求1的發(fā)光元件，其特征在于，所述的透明膠層的折射系數(shù)等于或小于所述 的導(dǎo)光板的折射系數(shù)。
5.權(quán)利要求1的發(fā)光元件，其特征在于，所述的LED芯片，是從一組LED芯片中選出，該 組芯片包括，紅光芯片、藍(lán)光芯片、綠光芯片；所述的填充物具有單層或多層結(jié)構(gòu)，每一層填 充物的材料是從一組材料中選出，該組材料包括，透明硅膠、透明環(huán)氧樹脂、混有熒光粉的 透明硅膠、混有熒光粉的透明環(huán)氧樹脂。
6.權(quán)利要求1的發(fā)光元件，其特征在于，所述的反光物體與所述的反光墻在所述的導(dǎo) 光板中的設(shè)置是從一組設(shè)置中選出，該組設(shè)置包括(1)所述的反光物體與所述的反光墻 的頂部與所述的導(dǎo)光板的頂部基本相平；(2)所述的反光物體與所述的反光墻的頂部低于 所述的導(dǎo)光板的頂部，所述的反光物體與反光墻的頂部的上方是所述的導(dǎo)光板的一部分。
7.權(quán)利要求1的發(fā)光元件，其特征在于，所述的反光物體和所述的反光墻的材料是從 一組材料中選出，該組材料包括(a)高反射率的金屬，包括，鋁、銀；(b)與所述的導(dǎo)光板相 同的材料；(c)熱漲系數(shù)等于或小于所述的導(dǎo)光板材料的熱漲系數(shù)，并且，熔點(diǎn)等于或高于 所述的導(dǎo)光板材料的熔點(diǎn)的材料；采用材料(b)和(c)制成的所述的反光物體和所述的反 光墻的表面上形成一層高反射率的材料。
8.權(quán)利要求1的發(fā)光元件，其特征在于，所述的反光墻的形狀是從一組形狀中選出，該 組形狀包括(a)所述的反光墻的不與所述的反光物體觸的部分的截面是矩形；(b)所述的 反光墻的不與所述的反光物體觸的部分的截面是倒三角形；(c)所述的反光墻的主表面是 波紋形狀；(d)所述的反光墻的主表面上設(shè)置遮擋凸起；(e)上述形狀的組合。
9.權(quán)利要求1的發(fā)光元件，其特征在于，所述的反光物體的形狀為倒錐體；所述的反光 物體的底面的形狀是從一組形狀中選出，該組形狀包括，(a)圓形；(b)多邊形；所述的反光物體的截面的側(cè)面的形狀是從一組形狀中選出，該組形狀包括，(a)直線；(b)曲線；(c)折線。
10.權(quán)利要求1的發(fā)光元件，其特征在于，所述的導(dǎo)光板的設(shè)置是從一組設(shè)置中選出， 該組設(shè)置包括(a)透明的導(dǎo)光板；(b)導(dǎo)光板的內(nèi)部摻雜光散射粒子；(c)導(dǎo)光板的頂部 涂覆一層光散射粒子；(d)導(dǎo)光板的內(nèi)部摻雜光散射粒子并且頂部涂覆一層光散射粒子。
11.權(quán)利要求1的發(fā)光元件，其特征在于，所述的反光物體在所述的導(dǎo)光板中的分布是 從一組分布中選出，該組分布包括，多邊形的頂點(diǎn)、周期性分布的多邊形的頂點(diǎn)、非周期性 分布。
專利摘要本實(shí)用新型提供采用帶有反光物體陣列的直下式導(dǎo)光板的發(fā)光元件，包括，直下式導(dǎo)光板、燈板和透明膠層。燈板設(shè)置在導(dǎo)光板的底部的下方，使得LED封裝與反光物體一一對(duì)應(yīng)。LED封裝的填充物、透明膠層和導(dǎo)光板具有相同或相近的折射系數(shù)，透明膠層把填充物的出光表面與導(dǎo)光板的相對(duì)應(yīng)的入光底面相粘結(jié)，減少光在填充物和透明膠層之間的界面處以及光在透明膠層和導(dǎo)光板的入光底面之間的界面處的全內(nèi)反射，使得從LED芯片發(fā)出的到達(dá)LED封裝的填充物的出光表面的光全部(或幾乎全部)進(jìn)入導(dǎo)光板，射到反光物體的側(cè)面上，光的主要成分改變了傳播方向，在導(dǎo)光板內(nèi)沿與其出光表面幾乎平行的方向傳播，因此可以使用亮度較低的LED芯片或采用較少數(shù)量的LED封裝。
文檔編號(hào)F21S8/00GK201599653SQ20092029231
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2009年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日
發(fā)明者彭暉 申請(qǐng)人:金芃;彭暉